In Deutschland regulieren derzeit etwa 100 Schlauchwehre den Wasserstand in Gewässern, und diese Zahl wird voraussichtlich weiter steigen. Vor diesem Hintergrund haben die Wissenschaftler Rebecca Süßmuth und Timothy Rosenberger im Rahmen ihrer Promotion an der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) die Umweltverträglichkeit der Membranen solcher Anlagen untersucht. Ihre Forschung, die mithilfe von innovativen Methoden der wirkungsorientierten Analytik durchgeführt wurde, hat grundlegende Ergebnisse hervorgebracht, die sowohl für Betreiber von Schlauchwehren als auch für die Hersteller von Membranen von Bedeutung sind. Für ihre herausragende Arbeit im Fachjournal „Environmental Science & Technology“ wurden sie mit dem Paul-Crutzen-Preis ausgezeichnet, der im Rahmen der Jahrestagung „Umwelt 2026“ an der Universität Duisburg-Essen am 3. September 2026 verliehen wurde.
Der Paul-Crutzen-Preis wird seit dem Jahr 2000 für herausragende wissenschaftliche Publikationen junger Forscher im Bereich der Umweltchemie und Ökotoxikologie verliehen. Die von Süßmuth und Rosenberger eingereichte Studie befasst sich mit der entscheidenden Fragestellung, wie die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten wie Geotextilien, Beton und Schlauchmembranen, die in Wasserbauwerken verwendet werden, zuverlässig bewertet werden kann. Diese Materialien stehen über lange Zeiträume in direktem Kontakt mit Flusswasser und können während ihrer Nutzung wasserlösliche Stoffe an die Umwelt abgeben.
Die beiden Forscher haben sich mit der Frage beschäftigt, welche Substanzen aus den Schlauchmembranen ins Wasser gelangen könnten und welche potenziellen Auswirkungen diese auf aquatische Organismen haben. Sie verwendeten dazu modernste Techniken der wirkungsorientierten Analytik, um die Freisetzung von Stoffen zu untersuchen. Dabei entdeckten sie, dass bestimmte Stoffe mit östrogener Wirkung ins Wasser übertreten können, was potenziell negative Folgen für die Fortpflanzung und das Geschlechterverhältnis von Wasserlebewesen haben könnte.
Schlauchmembranen finden in sogenannten Schlauchwehren Verwendung, die zur Regulierung des Wasserstands in Flüssen dienen. Diese Wehre bestehen in der Regel aus einer Membran aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), die mit verschiedenen Gewebeschichten verstärkt ist. Je nach Ausführung wird die Membran mit Wasser oder Luft befüllt, um den Wasserstand anzuheben oder abzusenken. In Deutschland sind derzeit rund 100 solcher Anlagen in Betrieb, während weltweit mehr als 6.000 existieren.
Die Forschung von Süßmuth und Rosenberger begann mit der Entwicklung von Eluaten unter kontrollierten Bedingungen, um herauszufinden, welche Stoffe möglicherweise aus den Membranen ins Wasser gelangen. In einem ersten Schritt wurden Membranreste in Glasbehältern sieben Tage lang mit Reinstwasser in Kontakt gebracht. Die dabei gewonnenen Eluate wurden anschließend mithilfe von biologischen Tests und chemischen Analysen untersucht, um die wirksamen Substanzen zu identifizieren. Der Einsatz eines planaren Yeast-Estrogen-Screens zeigte, dass die Eluate östrogene Aktivitäten aufwiesen, was auf eine potenzielle Beeinträchtigung des Hormonsystems von Wasserorganismen hindeutet.
Im Folgeschritt identifizierte das Forschungsteam mithilfe von hochauflösender Massenspektrometrie den Stoff 4-Hydroxydiphenylamin (4HDPA) als Hauptverantwortlichen für die beobachtete östrogene Wirkung. Dieses Produkt entsteht durch den Abbau von Schutzstoffen, die dem Kautschuk zur Alterungsbeständigkeit zugesetzt werden.
Die Erkenntnisse der Studie sind nicht nur für die wissenschaftliche Gemeinschaft von Bedeutung, sondern bieten auch der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) wertvolle Informationen. Diese können bei der Planung und dem Betrieb von Wasserbauwerken helfen, um die Auswirkungen von Schlauchmembranen auf die Gewässerqualität besser zu berücksichtigen. Die WSV hat die Möglichkeit, die Eigenschaften der Schlauchmembranen in den Ausschreibungen zu definieren, was eine umweltbewusste Materialwahl ermöglicht.
Die Forschung zu Schlauchmembranen ist ein Beispiel für den interdisziplinären Ansatz der BfG, der darauf abzielt, die Bundeswasserstraßen sowohl für die Schifffahrt als auch für den Naturschutz nachhaltig zu gestalten. Durch die Kombination von ökologischen, chemischen und technischen Gesicht
